作為超越現(xiàn)在的鋰離子電池的蓄電池，“氟化物離子電池”正在成為強有力候選。日本京都大學(xué)和豐田汽車的團隊試制了原型，拿出了將存儲電力的性能提高至鋰離子電池7倍的時間表。雖然認為上述疑問已經(jīng)得出答案還為時尚早，但全世界研究人員并沒有停下研究的腳步。
京都大學(xué)的內(nèi)本喜晴教授等人和豐田制作了以氟化物離子來代替鋰離子，進行充放電的新一代電池的原型。相關(guān)團隊通過包含氟、銅和鈷的正極與含有鑭的負極的配對研究，確認了在存儲電力的容量上高于鋰離子電池的性能。
即使是目前的純電動汽車，充電一次可行駛的距離也在通過鋰離子電池的更新和將減速時的力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ扰e措延長，美國特斯拉和日產(chǎn)汽車已經(jīng)開發(fā)出在一定條件下可行駛約600公里的純電動車。
不過，專家認為鋰離子電池顯示電力存儲性能的“能量密度”已接近理論上的極限，難以再大幅提高性能。
京都大學(xué)等之所以將目光轉(zhuǎn)向氟化物離子電池，也是因為可以實現(xiàn)超過鋰離子電池極限能量密度的可能性。
氟與金屬結(jié)合起來的氟化物攜帶大量氟化物離子，能高效產(chǎn)生電力。就像是1棵蘋果樹上結(jié)著很多蘋果，而且每次去摘都能摘到大量蘋果。
京都大學(xué)等瞄準的能量密度按照電池的單位重量來看，相當(dāng)于鋰離子電池的7倍。能量密度越大，越能制造出輕而小的電池。如果大小相同，電池的電力則能使用更長時間。
另外，新型電池的離子移動的通道并非鋰離子電池通常使用的液體，而是改為固體的電解質(zhì)。這種類型的“全固態(tài)電池”不易燃燒，有利于散熱。如果“全固態(tài)”和“氟化物離子電池”的特性相輔相成發(fā)揮作用的話，實現(xiàn)1000公里的續(xù)航距離估計將成為可能。
雖然列舉了各種優(yōu)點，但認為“不可能造出這種電池”的人也不在少數(shù)。這是因為此前的研究顯示，這樣的電池只能在高溫環(huán)境下運行，還存在電極膨脹的問題。
研究團隊表示“電極采用鈷中加入鎳和銅的合金，抑制了體積的變化”，剩下的課題是“在負極材料等方面下工夫，使之在不降低電池容量的前提下，實現(xiàn)重復(fù)充放電”。
本田旗下的本田研究所(Honda Research Institute)和美國國家航空航天局（NASA）等也于2018年在美國《科學(xué)》雜志上刊文，表示找到了在室溫下運行氟化物離子電池的頭緒。
該文章表示“與現(xiàn)在的鋰離子電池相比，使用時間或許最多達到8倍”，對于“超越鋰離子電池”顯示強烈意愿。環(huán)顧日本國內(nèi)外，還有研究寄希望于鎂和鋁等其他離子。
蓄電池的性能競賽之所以如此激烈，是因為“掌握電池主導(dǎo)權(quán)者將掌控世界”（日本技術(shù)研究組合鋰離子電池材料評價研究中心常務(wù)理事石黑恭生）。有預(yù)測認為，僅計算鋰離子電池的話，用于車載電池的全球市場3年后也將超過6萬億日元。
蓄電池的發(fā)展不僅僅是作為“動力”推動舒適的行駛及環(huán)保。城市里隨處可見的純電動汽車也將成為存儲光伏發(fā)電等電力的“蓄電池”，構(gòu)建起可供整個社會充分利用的可再生能源的巨大蓄電池網(wǎng)。
因開發(fā)鋰離子電池而獲得諾貝爾化學(xué)獎的日本旭化成名譽研究員吉野彰曾表示“即使不進行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施投資，也能夠?qū)崿F(xiàn)新型社會”。
各國的研究人員等在現(xiàn)有的鋰離子電池的改良方面也在展開激烈競爭。日本鋰離子電池材料評價研究中心表示在2023年4月前確立全固態(tài)技術(shù)。豐田、松下及旭化成等日本企業(yè)參與其中。
對于技術(shù)上更進一步的氟化鋰電池的關(guān)注度在提高，但推向?qū)嵱没€需要一定時間。大部分觀點認為按照現(xiàn)在的技術(shù)開發(fā)速度，估計要2030年以后。
鋰離子電池的原型完成于1985年，真正實現(xiàn)實用化是在1991年。新一代電池的開發(fā)需要花費時間。
難點在于元素的組合。選擇什么樣的離子、還有正極、負極及電解質(zhì)的材料，這些都會影響電池的性能。日本鋰離子電池材料評價研究中心常務(wù)理事石黑表示“除了大學(xué)外，日本的汽車及材料企業(yè)也積累了一些技術(shù)”。日本被認為設(shè)置了很高的開發(fā)目標，所以化學(xué)方面的研究能力及匹配和調(diào)整的技術(shù)水平也相應(yīng)較高，但即便是這樣的日本也無法在電池開發(fā)中一帆風(fēng)順。
今后，利用人工智能（AI）來預(yù)測元素匹配度的“材料信息科學(xué)”等新思維將成為關(guān)鍵。在AI及新一代計算機技術(shù)上領(lǐng)先的美國和中國在新一代電池的開發(fā)上也可能占據(jù)優(yōu)勢。
著眼于量產(chǎn)和市場開拓的戰(zhàn)略也必不可少。日本企業(yè)有痛苦的經(jīng)歷。2000年左右日本企業(yè)占據(jù)著鋰離子電池的世界份額排名的前列，但后來，中國及韓國企業(yè)以低價格為武器奪走了這一優(yōu)勢。鋰離子電池之后的蓄電池會是誰？各國企業(yè)都在虎視眈眈地瞄準“下一個目標”。
京都大學(xué)的內(nèi)本喜晴教授等人和豐田制作了以氟化物離子來代替鋰離子，進行充放電的新一代電池的原型。相關(guān)團隊通過包含氟、銅和鈷的正極與含有鑭的負極的配對研究，確認了在存儲電力的容量上高于鋰離子電池的性能。
即使是目前的純電動汽車，充電一次可行駛的距離也在通過鋰離子電池的更新和將減速時的力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ扰e措延長，美國特斯拉和日產(chǎn)汽車已經(jīng)開發(fā)出在一定條件下可行駛約600公里的純電動車。
不過，專家認為鋰離子電池顯示電力存儲性能的“能量密度”已接近理論上的極限，難以再大幅提高性能。
京都大學(xué)等之所以將目光轉(zhuǎn)向氟化物離子電池，也是因為可以實現(xiàn)超過鋰離子電池極限能量密度的可能性。
氟與金屬結(jié)合起來的氟化物攜帶大量氟化物離子，能高效產(chǎn)生電力。就像是1棵蘋果樹上結(jié)著很多蘋果，而且每次去摘都能摘到大量蘋果。
京都大學(xué)等瞄準的能量密度按照電池的單位重量來看，相當(dāng)于鋰離子電池的7倍。能量密度越大，越能制造出輕而小的電池。如果大小相同，電池的電力則能使用更長時間。
另外，新型電池的離子移動的通道并非鋰離子電池通常使用的液體，而是改為固體的電解質(zhì)。這種類型的“全固態(tài)電池”不易燃燒，有利于散熱。如果“全固態(tài)”和“氟化物離子電池”的特性相輔相成發(fā)揮作用的話，實現(xiàn)1000公里的續(xù)航距離估計將成為可能。
雖然列舉了各種優(yōu)點，但認為“不可能造出這種電池”的人也不在少數(shù)。這是因為此前的研究顯示，這樣的電池只能在高溫環(huán)境下運行，還存在電極膨脹的問題。
研究團隊表示“電極采用鈷中加入鎳和銅的合金，抑制了體積的變化”，剩下的課題是“在負極材料等方面下工夫，使之在不降低電池容量的前提下，實現(xiàn)重復(fù)充放電”。
本田旗下的本田研究所(Honda Research Institute)和美國國家航空航天局（NASA）等也于2018年在美國《科學(xué)》雜志上刊文，表示找到了在室溫下運行氟化物離子電池的頭緒。
該文章表示“與現(xiàn)在的鋰離子電池相比，使用時間或許最多達到8倍”，對于“超越鋰離子電池”顯示強烈意愿。環(huán)顧日本國內(nèi)外，還有研究寄希望于鎂和鋁等其他離子。
蓄電池的性能競賽之所以如此激烈，是因為“掌握電池主導(dǎo)權(quán)者將掌控世界”（日本技術(shù)研究組合鋰離子電池材料評價研究中心常務(wù)理事石黑恭生）。有預(yù)測認為，僅計算鋰離子電池的話，用于車載電池的全球市場3年后也將超過6萬億日元。
蓄電池的發(fā)展不僅僅是作為“動力”推動舒適的行駛及環(huán)保。城市里隨處可見的純電動汽車也將成為存儲光伏發(fā)電等電力的“蓄電池”，構(gòu)建起可供整個社會充分利用的可再生能源的巨大蓄電池網(wǎng)。
因開發(fā)鋰離子電池而獲得諾貝爾化學(xué)獎的日本旭化成名譽研究員吉野彰曾表示“即使不進行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施投資，也能夠?qū)崿F(xiàn)新型社會”。
各國的研究人員等在現(xiàn)有的鋰離子電池的改良方面也在展開激烈競爭。日本鋰離子電池材料評價研究中心表示在2023年4月前確立全固態(tài)技術(shù)。豐田、松下及旭化成等日本企業(yè)參與其中。
對于技術(shù)上更進一步的氟化鋰電池的關(guān)注度在提高，但推向?qū)嵱没€需要一定時間。大部分觀點認為按照現(xiàn)在的技術(shù)開發(fā)速度，估計要2030年以后。
鋰離子電池的原型完成于1985年，真正實現(xiàn)實用化是在1991年。新一代電池的開發(fā)需要花費時間。
難點在于元素的組合。選擇什么樣的離子、還有正極、負極及電解質(zhì)的材料，這些都會影響電池的性能。日本鋰離子電池材料評價研究中心常務(wù)理事石黑表示“除了大學(xué)外，日本的汽車及材料企業(yè)也積累了一些技術(shù)”。日本被認為設(shè)置了很高的開發(fā)目標，所以化學(xué)方面的研究能力及匹配和調(diào)整的技術(shù)水平也相應(yīng)較高，但即便是這樣的日本也無法在電池開發(fā)中一帆風(fēng)順。
今后，利用人工智能（AI）來預(yù)測元素匹配度的“材料信息科學(xué)”等新思維將成為關(guān)鍵。在AI及新一代計算機技術(shù)上領(lǐng)先的美國和中國在新一代電池的開發(fā)上也可能占據(jù)優(yōu)勢。
著眼于量產(chǎn)和市場開拓的戰(zhàn)略也必不可少。日本企業(yè)有痛苦的經(jīng)歷。2000年左右日本企業(yè)占據(jù)著鋰離子電池的世界份額排名的前列，但后來，中國及韓國企業(yè)以低價格為武器奪走了這一優(yōu)勢。鋰離子電池之后的蓄電池會是誰？各國企業(yè)都在虎視眈眈地瞄準“下一個目標”。
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